A PCIe 4.0 alaplapokat még csak most kezdik kiszállítani az ügyfelekhez, de ez nem lassítja e kulcsfontosságú perifériacsatlakozási szabvány fejlődését. A PCIe 6.0 már terítéken van, konkrét fejlesztésekkel a jelenlegi élvonalbeli szabványhoz képest.
Mivel a PCIe a legkülönbözőbb formájú és méretű számítógépek alapvető fontosságúvá válik, érdemes beszélni arról, hogy mi az a PCIe, mire használják, és mit fog nyújtani az új PCIe 6.0 a jövőben.
A PCIe alapjai
PCIe a Peripheral Component Interconnect Expressrövidítése. Néhány olvasónk, aki egy ideje számítógépekkel foglalkozik, emlékezhet a régi PCI-szabványra, de a PCIe az eredeti PCI-szabványnak felel meg, mint a vadászrepülőgép egy papírrepülőgépnek.
A PCIe protokoll és fizikai hardverkapcsolati szabvány is. A legelterjedtebb PCIe hardvercsatlakozási szabvány az alaplapi bővítőhely. Ezekhez a nyílásokhoz csatlakoztatja a bővítőkártyákat, és a kommunikáció a csatlakozótüskéken keresztül történik. Lehetőség van azonban PCIe protokoll jelek küldésére más típusú kapcsolatokon keresztül is.
Az M.2 csatlakozót használó NVME SSD-k használhatják a PCIe-t, és úgy tűnik, ez nem különbözik a számítógéptől a szabványos PCIe-nyíláson keresztül csatlakoztatott SSD-től. A Thunderbolt 3 és 4 szabványok a PCIe jelek kábelen keresztüli küldését is támogatják. Így lehetséges a eGPU-k (külső grafikus kártya).
A PCIe-eszközök soros módon, de több párhuzamos sávon keresztül küldik az adatokat. A számítógép alaplapján található x16-os PCIe foglalat tizenhat adatcsatorna befogadására képes egyszerre. A PCIe x8, x4 és x1 bővítőhelyet is kínál. A grafikus kártyák általában az x16-os bővítőhelyet használják, mert a lehető legnagyobb sávszélességre van szükségük. Míg a lassabb slotok általában fizikailag rövidebbek, az általános, hogy az elsődleges mellett x16-os hosszúság is x8.
A PCIe kártyák visszamenőleges kompatibilitást és keresztkompatibilitást kínálnak, így az x4-es kártyákat bármelyik PCIe-nyílásba beillesztheti, amelyik fizikailag is elfér. Csupán arról van szó, hogy minden olyan PCIe sávot elpazarol, amelyet az x4 kártya nem használ. Ugyanez vonatkozik a PCIe 5.0 kártya használatára, például egy 4.0 slotban. Működni fog, de a legkisebb közös nevezőre korlátozódik.
Ki dönt a PCIe szabványról?
.A PCI Express szabványt a PCI Special Interest Group (PCI-SIG) tervezte és hagyta jóvá, egy olyan konzorcium, amely az elektronikai és a számítástechnikai ipar képviselőiből áll, és érdekelt a technológia iránt.
A PCI-SIG-t 1992-ben alapították egy csoportként, amelynek feladata, hogy segítse a számítógép-gyártókat az Intel PCI szabvány megfelelő bevezetésében. Ma ez egy nonprofit szervezet, több mint 800 taggal.
A PCI-SIG alaplapnak AMD, ARM, Dell, IBM, Intel, Nvidia, Qualcomm és több tagja van. Felismerheti ezeket a neveket nagy számítástechnikai eszközök gyártóiként, és a közös szabvány sokkal könnyebbé teszi a munkájukat, nem is beszélve ügyfeleik életéről!
Mire használható a PCIe?
Fentebb már említettük a bővítőkártyákat és az SSD-ket, így valószínűleg van általános elképzelése a PCIe felhasználásáról.
A PCIe szabvány szinte bármilyen külső perifériát csatlakoztat, amit csak el tudsz képzelni. Sokkal szélesebb sávszélességet kínál, mint az USB, különösen, ha több sávot nézünk. A PCIe közvetlen utat is biztosít a CPU-hoz, így tökéletes a nagy sebességű, alacsony késleltetésű alkalmazásokhoz.
A modern GPU-k tizenhat sávos PCIe sávszélességet használnak teljesítményük maximalizálása érdekében, de nem minden perifériának van szüksége ekkora sávszélességre. A legújabb PCIe 4.0 SSD-k „csak” négy sávot használnak, de ez is elég ahhoz, hogy a SATA szabványt tisztán kifújja a vízből. Míg a SATA csúcssebessége 600 MB/s, a csúcskategóriás PCIe 4.0 meghajtók több mint 7000 MB/s-ot képesek mozgatni.
A PCIe bővítőkártyák hangkártyák, videorögzítő kártyák, 10 Gb Ethernet-adapter, WiFi 6 kártyák, Villámcsapás vagy USB-vezérlők és egyebek befogadására is alkalmasak. A számítógép alaplapjába integrált perifériák is PCI Express-t használnak. Csak arról van szó, hogy a vezetékek állandóak, és nem nyílás formájában.
Hogyan fejlődik a PCIe 6.0 a PCIe 5.0-n?
A főoldal fejlesztése általában nagy ugrás az adatsebességben minden PCIe-verziónál. Ennyi információ másodpercenként mozgatható a buszon.
Ebben a részlegben a PCIe 6.0 nem okoz csalódást. Teljesen megduplázza a PCIe 5.0 amúgy is óriási adatátviteli sebességét, a másodpercenkénti 32 gigatranszferről (GT/s) sávonként 64 GT/s-ra. Míg a PCIe 5.0 másodpercenként 63 gigabájtot (GB/s), addig a 6.0 akár 128 GB/s-ot is képes mozgatni. Ez egy x16-os kapcsolaton keresztül történik, a kisebb kapcsolatok kicsinyítésével. Ez azt jelenti, hogy az x8-as PCIe 6.0-s bővítőhelynek most akkora teljesítménye van, mint egy x16-os 5.0-s bővítőhelynek..
Ez rengeteg mozgásteret biztosít a jövőbeli GPU-k és az ultragyors tárolási megoldások számára. Nem is beszélve a PCIe-n keresztül csatlakoztatott külső eszközök hihetetlen lehetőségeiről vagy a Thunderboltot és az USB 4-et kínáló bővítőkártyákról.
Új szolgáltatások a PCI Express 6.0-ban
Nem volt könnyű ilyen hatalmas teljesítményugrást elérni egyetlen generáció alatt. E számok eléréséhez a PCI-SIG mérnökeinek néhány innovatív módszert kellett kidolgozniuk az elektronok mozgatására.
PAM4 jelzés
Valószínűleg a PCIe 6.0 legjelentősebb változása az interfész korábbi generációihoz képest az adatok kódolása.
A PCI Express 6.0 a PAM4-et használja, amely az négy szintű impulzusamplitúdó-moduláció rövidítése.Ha tud valamit az elektromos hullámformákról, akkor tudni fogja, hogy a hullám „amplitúdója” a távolságot jelenti a hullám gerince az alapvonaltól van.
A régebbi NRZ (non-return-to-zero) PCIe kódolásnak csak két amplitúdószintje volt impulzusonként egy óraciklus alatt. A PCIe 6 ezt megduplázza négyre, növelve a kódolt adatmennyiséget minden ciklussal.
Forward Error Correction (FEC)
Míg a PAM4 kódolási módszer jelentős mértékben növeli a sebességet, a bithibákat is nagyban növeli. Vagyis nulla helyett egy érkezik a célállomásra, és fordítva.
Ez ellen a PCIe 6.0 új Forward Error Correction funkcióval rendelkezik, amely egy robusztus CRC (Cyclic Redundancy Check) implementáció segítségével ellenőrzi, hogy az adatok megsérülés nélkül oda kerüljenek-e, ahová menniük kell.
Az egyik veszélye annak, ha több hibajavítási lépést ad hozzá a folyamathoz, hogy növeli a várakozási időt. A további késleltetés egyre nagyobb aggodalomra ad okot a különféle nagysebességű számítógép-alkatrészek esetében. Bár egyre több adatot tudnak áthelyezni, tovább tart, amíg reagálnak az adatigénylésre, ami önmagában is problémákat okozhat.
A FEC-et úgy tervezték, hogy a PCIe korábbi verzióihoz képest legfeljebb két nanoszekundum késleltetést adjon hozzá, ami egy apró extra késleltetés, amelyet ember nem tud észlelni.
FLIT mód
A FLIT mód egy másik intézkedés, amelyet a PCIe 6.0 hibajavításának javítására vezettek be. Egy dedikált fedélzeti áramlásvezérlő egység segítségével egységes méretű egységekre rendezi az adatokat. Ez a csomagok hibáinak ellenőrzéséhez szükséges, mivel minden adatcsomagra alkalmazhat egy algoritmust, és ellenőrizheti, hogy a csomag továbbra is megadja-e az eredményt, amikor eléri a folyamat másik végét..
A helyzet az, hogy kiderült, hogy a FLIT mód más helyeken is jelentős hatékonyságnövekedést hoz. Segít csökkenteni a késleltetést, hatékonyabbá teszi a sávszélesség-használatot, és lehetővé teszi, hogy a PCIe 6.0 megszabaduljon a korábbi verziók kódolási többletterhelésétől. Tehát bár a PAM4 akár 2 n-es késleltetést is hozzáad, a FLIT mód más területeken csökkenti a késleltetést.
L0p mód
A PCIe 6.0 egyik érdekes funkciója az L0p mód. Ez a mód csökkenti azon sávok számát, amelyeket a periféria használ az adatok küldésére és fogadására. Tehát ha laptopja akkumulátorról üzemel, és a GPU-nak nincs szüksége 16 sávra a jelenlegi munkájához, akkor csak annyi sávot fog használni, amennyire szüksége van, így az energiahatékonyság növelésével energiát takarít meg.
Várjon a PCIe 6.0-ra?
Ha hamarosan új számítógép vásárlásán vagy építésén gondolkodik, érdemes megvárnia, amíg először megjelennek a PCIe 6.0 alaplapok? Mindig csábító, hogy megpróbáljunk jövőbiztos számítógépet készíteni. Mi van, ha olyan új GPU vagy SSD jelenik meg, amelynek PCIe 6.0-ra van szüksége ahhoz, hogy teljes potenciálját kihasználja?
A kérdésre a rövid válasz az, hogy nem kell attól tartanod, hogy a PCIe 6.0-ra kell várnod. A cikk írásakor a PCIe 5.0-s alaplapok még csak elkezdték a fogyasztókhoz való eljutást, és még a jelenlegi csúcskategóriás GPU-knak sincs szükségük PCIe 5.0-ra.
A benchmarkok során az olyan zászlóshajó kártyákat, mint az RTX 3080 vagy az RTX 3090, amelyek PCIe 3.0-n és 4.0-n futnak, a teljesítménybeli különbség valahol a semmi és a 3% között volt. Igen ez így van. Még csak most érjük el a PCIe 3.0 korlátait, és ez csak a bolygó legdrágább GPU-ival van így. Ne izzad meg – legalábbis néhány évig nem.
Ne feledje, hogy a PCI-SIG csak papíron tette közzé végleges PCIe specifikációját a 6.0-s verzióhoz. Bár a végső specifikáció nem változik, eltart egy ideig, amíg sok hardvert látunk, amely támogatja ezt, legalábbis a fogyasztói térben.
A PCIe 6.0 ma az adatközpontok előnyeit szolgálja
Ez nem azt jelenti, hogy a PCIe 6.0 már nem előnyös valakinek. Az óriási adatközpontokban mindannyian felhőalapú szolgáltatásokra támaszkodunk, minden extra sávszélesség értékes. A számítógépes állványokon belül több tucat vagy több száz CPU-magot és nagy sebességű SSD-tárhelyet tartalmazó rendszereket talál. A PCIe sávszélesség fejlesztése azonnal segít levezetni a nyomást a feszült adatcsövekről..
A sokkal nagyobb sávszélesség azt jelenti, hogy az AI és a gépi tanulási alkalmazások több adatot elemezhetnek rövidebb idő alatt. Ez azt jelenti, hogy a tudomány, a mérnöki és a fizika területén összetett munkát végző HPC (High-Performance Computing) alkalmazások szélesíthetik látókörüket.
Még az IoT (Internet of Things) rendszerek is, amelyek valós időben valós idejű feldolgozás céljából adatok özönét küldik az adatközpontokba, jelentős mértékben profitálnak majd a megnövelt sávszélességből.
Mi jön a PCI Express 6.0 után?
A PCIe technológia sokáig elérhető lesz, hacsak valaki nem talál fel egy radikálisan jobb perifériális összekapcsolási technológiát. Az olyan cégek, mint az Intel, az AMD és az Apple, izgalmas dolgokat művelnek a kapcsolódó technológiákkal a processzorcsomagjukban lévő chipek között. Az olyan CPU-kkal, mint az AMD Ryzen és az Intel Alder Lake, amelyek a kopoltyúig tele vannak CPU-magokkal, óriási mennyiségű adatot kell mozgatniuk. Biztosak vagyunk benne, hogy a PCI-SIG képes tanulni néhány dolgot abból, ami ezekben a processzorokban történik.
.